Выявление отклонений в несущих элементах имеет первостепенное значение для успешного завершения строительных работ и обеспечения безопасной эксплуатации как промышленных, так и жилых зданий. От этого зависят успешное завершение их строительства и безопасная эксплуатация. В статье мы расскажем, почему лазерное сканирование лучше других технологий помогает избежать отклонений от проекта и проведем детальный анализ практических кейсов применения программного обеспечения nanoCAD Облака точек.
Почему лазерное сканирование вытесняет классические методы?
Задачи, связанные с наблюдением и контролем за состоянием строительных объектов, оценкой деформаций и повреждений конструкций, изучением отклонений объектов от проектных параметров и определение причин деформаций как правило решаются геодезическими службами промышленных предприятий или специализированными организациями. Делается это при помощи классических средств измерений: тахеометра, нивелира и лазерного дальномера. Технология лазерного сканирования — самый современный и эффективный метод для выявления отклонений: наземные стационарные сканеры обладают точностью измерений в 1мм на несколько сотен метров. В результате сканирования получаются облака точек, описывающие объект в цифровом формате. С помощью этих данных и современного программного обеспечения создается цифровой двойник объекта, который можно сравнивать с целевым проектом и установить отклонения.
Сейчас технология лазерного сканирования становится всё доступнее, и для многих строительных и промышленных компаний уже стала неотъемлемой частью рабочего процесса. Обработка данных лазерного сканирования производится с помощью программного комплекса nanoCAD Облака точек от российского разработчика «Нанософт».
Рис. 1. Конфигурации nanoCAD Облака точек
Конкретные примеры решения задач, с которыми часто сталкиваются геодезические службы предприятий.
Определение величины предельных отклонений размеров и планово-высотного положения крановых путей
Методология этих задач описывается в:
- ГОСТ Р 56944-2016 «Краны грузоподъемные. Пути рельсовые крановые надземные»
- ГОСТ Р 35321-2025 «Краны грузоподъемные. Пути рельсовые крановые наземные»
Применение технологий лазерного сканирования существенно оптимизирует временные затраты на проведение полевых исследований и обеспечивает исчерпывающий объем данных об объекте измерений, которые можно сопоставлять и анализировать, отслеживая изменения состояния объекта с течением времени.
Тем не менее, необходимо осознавать, что технология лазерного сканирования не является универсальным инструментом для автоматического решения всех задач с помощью одной лишь кнопки. Облака точек представляют собой необработанные данные, требующие последующей сшивки, обработки и очистки, что также возможно с использованием решения nanoCAD Облака точек в конфигурации «ReClouds».
После успешной обработки данных объект в облаке точек подвергается автоматическому программному анализу на предмет выявления и оптимизации траектории крановых путей. По результатам этих операций инженер получает таблицу отклонений путей, что позволяет существенно сократить временные затраты на выполнение задачи. Ранее этот процесс мог занимать целый рабочий день, однако теперь он может быть выполнен за несколько часов, что значительно повышает эффективность работы.
Определение кренов инженерных конструкций башенного типа, включая мачты, опоры ЛЭП, дымовые и газовые трубы, а также другие вертикальные сооружения.
Для выполнения этих задач по обследованию и мониторингу необходимо руководствоваться следующими нормативными документами:
- ГОСТ 24846-2019 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений»
- ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния»
Так же стоит упомянуть, что методика съемки с использованием классических инструментов измерений подробно изложена в печатном издании «Руководство по определению кренов инженерных сооружений башенного типа геодезическими методами» (Москва: Стройиздат, 1981).
Имея на руках данные лазерного сканирования и программное обеспечение nanoCAD Облака точек в конфигурации «Геотехнический мониторинг» мы можем автоматически выполнить сечения по башенному сооружению, в нашем случае это прожекторная мачта, а затем определить значение крена.
Рис. 2. Облако точек мачты.
В дополнение к автоматическому определению крена относительно центров сечений всей конструкции, пользователям предоставляется возможность ручной выверки и детального контроля каждого сечения. Это позволяет обеспечить высокую точность данных, что является критически важным для дальнейшей эксплуатации объекта.
Рис. 3. Диалоговое окно Создание сечений.
Определение отклонений от плоскости монолитных железобетонных конструкций.
В контексте выявления фактических отклонений относительно проектных значений, nanoCAD Облака точек в конфигурациях «Геотехнический мониторинг» и «ReClouds» предлагает широкий спектр инструментов и методов, адаптированных к различным типам исходных данных.
Рассмотрим эти подходы более детально:
- При наличии облака точек и проектной модели, полученной от инженера-конструктора:
- Проектные данные могут быть импортированы в nanoCAD в различных обменных форматах, включая DWG, DXF, STEP, IGES, DAE и C3D.
- Дополнительно поддерживается импорт файлов в индустриальном формате IFC, который является стандартом для обмена данными между BIM-системами.
- Метод обеспечивает максимальную полноту сравнительного анализа благодаря наличию полной проектной модели и фактических данных.
- В ходе применения команды сравнения проектных и фактических данных понадобится предварительное совмещение эталонной 3D-модели и полученного в результате сканирования облака точек.
- При наличии облака точек, снятого с временным промежутком:
- Этот метод применяется для мониторинга и отслеживания изменений объекта во времени.
- Для корректного анализа необходимо, чтобы данные сканирования были в одной системе координат.
- Для лучшего сопоставления данных и обеспечения высокой точности рекомендуется использовать опознаки.
- При наличии только фактического облака точек:
- В этом случае анализируются только фактические данные без использования проектной модели.
- Алгоритмы системы будут вписывать усредненные геометрические элементы.
Рис. 4. Пример раскрашенного по отклонениям облака из тест-драйва.
Тем не менее, в большинстве случаев пользователи сталкиваются именно с последним вариантом, когда отсутствует и проектная 3D-модель объекта, и второе облако точек. Однако для корректной работы системы требуется наличие материала для сравнения. Как же решить эту проблему?
В подобных сценариях мы также можем идентифицировать отклонения, однако необходимо учитывать несколько факторов. Поскольку системе требуется наличие обоих объектов для сравнения, необходимо искусственно внедрить недостающий объект с помощью функционала вписывания (интерполяции) моделей в облако точек. Этот функционал доступен во всех конфигурациях программного продукта.
Используя метод интерполяции плоскости, мы можем выявлять отклонения в конструкциях стен, перекрытий и других элементов облака точек. Метод интерполяции цилиндрической поверхности, в свою очередь, будет более релевантен для анализа трубопроводных участков или резервуаров.
Ключевые выводы: как лазерное сканирование и nanoCAD меняют геотехнический мониторинг?
Лазерное сканирование и специализированное программное обеспечение, такое как nanoCAD Облака точек, значительно оптимизируют процессы геодезических измерений и анализа состояния строительных объектов за счет наличия инструментов как обработки и анализа облаков точек, так и возможностей для детального контроля и мониторинга состояния объектов, что является ключевым для обеспечения безопасности и надёжности эксплуатации зданий и сооружений.
Важно отметить, что компания «Нанософт» имеет специализированное решение не только для обработки облаков точек во всех обменных форматах данных, но и для решения почти всего спектра задач геодезии, машиностроения, строительства, инфраструктурного и метрологического контроля. Благодаря широкой линейке программных продуктов вендора проектные организации могут решать комплексные задачи по строительству в единой экосистеме, легко обмениваться данными проекта и готовить корректную документацию.
Автор: Александр Самаков, руководитель технического отдела САПР, «Макссофт».